大空间建筑空调设计概述(1)

1、大空间建筑空调设计概述 （1） 摘要：本文概述了大空间建筑空调系统设计的负荷特性、 空调风量和换气次数、空调方式和气流组织及有关问题，并 对空调的冷热源和节能问题进行了阐述。关键词：大空间负荷特性气流组织空调方式节能 前言：20 世纪以来，随着人类生存和发展的需求，各国竞相建造了规模宏大的公共建筑电影院、剧场、体育馆、展 览馆、空港航站楼、高层建筑内的中庭等的建筑内的建造越 来越引起人们的兴趣和关注。为了充分发挥这些建筑的功能， 创造优质的环境，暖通空调技术必须也要不断的进步。传统 的大空间建筑体型结构、功能变化较少，工程上已积累了丰 富的经验。现代的大空间建筑造型奇特，尺寸庞大，依靠传 统的

2、经验难以满足各方面的要求，需要借助计算机的模拟来 进行设计预测。下面对大空间建筑的空调设计做一简要概述。一、大空间建筑的特征（ 1）大空间高度高。这是形成温度梯度的主要原因。（ 2）大空间的外墙面积与地板面积之比大（图1）。这形成了外界界面对室内空间的自然对流影响很大，冬季易在 四周造成下降气流。（ 3）居留区人均占有空间体积大（图1）。从卫生角度看是良好的，可采用较小的换气次数。（ 4）多功能的使用要求。要求空调满足多环境，控制灵活二、负荷特性 各种大空间建筑的符合因素所占的比例并 不一样。图 2 表示了它们之间的差别。三、空调风量和换气次数 空调风量的确定因素可按： 1. 冷热负荷的处理要

3、求； 2.室内清洁度的保持； 3. 换气次数的 确保； 4.满足法规的要求。 1、2、3 三者是通过常规计算可 确定，但 3 项有时缺少实践的经验作依据。对于常规的电影 院、会堂，人均容积比较一致。通过室内负荷计算及送风温 差所得的人均风量是相似的，相应的换气次数一般在 46 次 / 之间，但对于体型复杂、空间大小不规则、居留密度偏高 的场合， 这些指标不一定能套用。 例如对于体育建筑的情况， 其换气次数最大为次 / ，最小为次 / 。这是由于： 1. 这类建筑 体积庞大，赛场内人数少； 2. 设计对负荷的处理和计算考虑 不同，因而有计算确定的换气次数有较大的区别。但只要采 取有效的气流组织，

4、 即使换气次数小， 亦能满足空调的要求。四、空调方式、气流组织及有关问题1空调方式和气流组织对室内环境和负荷的影响。空调采用不同的空调形式或气流组织对室内温度的垂 直方向的分布有很大的影响（如图 3 所示）。另外，空调送 回风方式对负荷率也有很大的影响（如图4 所示，宫川保之的研究），因此在设计中气流组织与负荷计算是相互联系的。2居留区（工作区）空调和诱导通风的应用。对于一般的电影院、会场等的空调和气流组织，由于高 度有限，一般都采用全面空调方式，辅以比较常规的气流组 织形式。 但高大空间室内温度分层现象非常严重。 实践证明， 可以在不同的场合采用不同的分层空调方式来实现。对居留 区（工作区）

5、空调的基本原则是： （1）供冷时，冷风只送到 工作区。此外利用室外空气或回风以分隔形成上部非空调房 间，或用于满足消防排烟之需。 （ 2）在供暖时，送风温差宜 小，且应送到工作区。有条件时与辐射供暖结合。采取这些 措施后，空调负荷可减少 30%40%。采用诱导方式（诱导封 口的诱导比和为 45 倍），从而可使上下温度分布均匀。对 大空间空调来说，最重要的是气流的控制。3大空间送风方式的总体选择。 不同性质的公共建筑和人员停留情况，整体考虑的送风 方式有下面的原则：对长时间停留且对舒适要求高的场合， 如剧场观众厅、宗教教堂、大教室等无论规模大小都适宜采 用顶棚喷口；对长时间停留但对舒适要求不太高

6、的场合，如 体育馆、室内棒球场、大工场，适宜采用顶棚喷口和横向喷 口；对短时间停留的场合，如空港大厅、门厅等，则不适宜 采用顶棚散流器和向上送风的方式。4各类建筑的具体措施。（ 1）剧场、音乐厅、会场 1. 总体来讲，均采用低速风道全空气方式。为调节负荷，也有采用变风量调节方式的从室内空气分布来看，有稀释型和置换型。传统的上送下回 方式属稀释型，均匀的下送上回方式属置换型。负荷强度大 者建议采用置换方式。 2. 气流组织形式：上送下回，侧送下 回，后部喷口送风，下送上回。以上发生均用采用，一般是 几种方式综合应用。 3. 用合理的系统分区来保证场内温度分 布的均匀性。一般观众厅根据平面和垂直方

7、向可分为35 个区。根据厅内存在温度梯度的特性，采用多台AHU或在系统支路上设调温装置，以控制送风装置。 4. 合理设计舞台空调 系统。可在舞台两侧天桥下安装送风管， 向下、向侧台送风。 可在前天桥下设送风管，向下送风，直达表演区，或采用球 形旋转风口从舞台两侧向中央送风。也可沿幕间设扁高型风 管向下送风。另外，舞台必须设立独立的送回风系统，以便 调节压力。（2）体育比赛管及多功能大厅 1. 满足居留区域空调： 可采用侧送射流覆盖观众席，相当于局部空调的坐席空调在 大型体育馆中也用应用。 从节能出发， 对于超大型比赛场地， 在赛场内不一定设空调系统。对于比赛场地有严格要求的， 可利用赛场周边的

8、看台向场内送风。 2. 气流组织手法：变更 送风方向，以满足所需的射流轨迹，适应冬季和夏季的不同 要求。变更送风口的数量和位置，以控制相应的空调区域。 3. 利用可感气流。从节能和热舒适两者矛盾的统一出发，大 型的体育场内可利用加强场内气流速度来满足舒适性的要 求，这时夏季可适当提高室内的温度。 3. 高速喷流系统。为 防止在大空间形成严重的温度梯度。造成热空气在上部的滞 留，近几年来多功能大厅、体育馆采用系统的或单体式诱导 喷口特别广泛。（ 3）中庭 1. 封闭式中庭：中庭内的温度波动较小，一 般能处于舒适温度区，即处于零耗能带。可只考虑排风（夏 季）和地面辐射采暖（冬季） ，不一定设空调系统。也可在 中庭的下部根据实际的负荷设置空调送风系统，用水平送风 来隔断上下层空调。 2. 开启式中庭：通常在低层部位用空调 送风直接控制，也有在活动中心直接设置